專利名稱：反應(yīng)自生的Al的制作方法
一種反應(yīng)自生的Al2O3/Al基鑄造復(fù)合材料的形成方法屬于鑄造用金屬基復(fù)合材料制造技術(shù)領(lǐng)域。
鑄造用金屬基反應(yīng)自生復(fù)合材料，其陶瓷增強(qiáng)相如氧化物是通過化學(xué)反應(yīng)在母體金屬中成核，生長而得。它與金屬母體的界面有良好的熱力學(xué)穩(wěn)定性。通過控制反應(yīng)物的種類、溫度和時(shí)間能有效地控制陶瓷相的種類和含量，而且尤為重要的是它可獲得細(xì)小的陶瓷顆粒，其直徑可達(dá)1μm。Nagaya等人將金屬氧化物CuO、ZnO加到鋁液中，使固體的氧化物和鋁液直接反應(yīng)，反應(yīng)產(chǎn)物Al2O3可增強(qiáng)鋁基體，還原出的金屬作為合金化元素熔于鋁液中，得到了固—液相反應(yīng)自生的鑄造復(fù)合材料(3rd InternatinaSAMP Metals Conference，October 20-22，1992)。P.C.Maity采用氧化物TiO2也同樣制成了固—液相反應(yīng)自生的TiO2/Al基鑄造復(fù)合材料(Scripta，Metallurgiea et Materialin，Vol.28，1993)。其缺點(diǎn)是雖然還原出的少量金屬元素能起到合金化或細(xì)化晶粒的作用，但含量過多時(shí)會(huì)凝固出一些脆性相，故必須限制金屬氧化物的加入量，從而也限制了反應(yīng)自生的Al2O3的含量，而且氧化物比較昂貴，不經(jīng)濟(jì)。美國Lanxide公司曾用直接氧化法制成Al2O3/Al基復(fù)合材料，它是在一定的工藝條件下破壞熔融態(tài)鋁合金表面的Al2O3膜，在毛細(xì)管作用下使內(nèi)部的鋁液沿膜的破損處上升至表面而產(chǎn)生新的非致密氧化膜，在1200℃以上的高溫下經(jīng)過10～24小時(shí)后可在鋁合金表面形成一定厚度的Al2O3/Al基復(fù)合材料，其缺點(diǎn)是若是用于形成鑄造用金屬基復(fù)合材料則其體積容量有限，能耗也高，時(shí)間也長。
本發(fā)明的特征在于它是一種向鋁液中旋轉(zhuǎn)地噴吹氧氣以反應(yīng)生成Al2O3的方法，其鋁液的溫度為750～800℃，旋轉(zhuǎn)噴吹的轉(zhuǎn)速為400～550轉(zhuǎn)/分，氧氣的流量為0.08～0.16m3/h，隨鋁液的粘度上升而增加，噴吹時(shí)間在20～120分種間，視Al2O3的設(shè)定含量而變，為使合金顆粒分布均勻，還可加入鋁液重量1％的鎂。
試驗(yàn)證明這種方法可用于形成鑄造用金屬基復(fù)合材料，其能耗低、反應(yīng)快、合金顆粒細(xì)小且分布較均勻。
為了在下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作更詳盡描述，現(xiàn)把本申請(qǐng)文件所使用的附圖名稱及編號(hào)簡介如下

圖1旋轉(zhuǎn)噴吹工藝的示意圖；圖2～圖7各個(gè)實(shí)施例的金相結(jié)構(gòu)圖(放大21000倍)。
實(shí)施例請(qǐng)見圖11是石墨坩堝；2是鋁液，其溫度隨實(shí)施例而異；在750～800℃間；3是氧氣泡；4是開在可旋轉(zhuǎn)直管6的底部而直徑為Φ1mm的小開孔；5是二個(gè)葉片，固接于可旋轉(zhuǎn)直管6的下圓柱體上，其間距為25mm；6是可旋轉(zhuǎn)直管；7是工業(yè)純氧，8是熱電偶。這種形成方法的步驟如下1、工業(yè)純氧經(jīng)干燥后通入與電機(jī)輸出軸相連的旋轉(zhuǎn)直管6，其流量在0.08～0.12m3/h，隨實(shí)施例而異；2、把工業(yè)純鋁(也可加入其重量1％的鎂)在石墨坩堝1中熔化，在750℃時(shí)用六氯乙烷除氣并保溫；3、把可旋轉(zhuǎn)直管6伸入鋁液2中，此時(shí)有氣泡3涌出液面；
4、啟動(dòng)電機(jī)，使可旋轉(zhuǎn)直管6帶著葉片5旋轉(zhuǎn)，涌出的氣泡3明顯減少；5、隨著鋁液2中Al2O3的生成，鋁液2的粘度增加，再逐步提高氧氣7的進(jìn)氣量，最高為0.16m3/h，隨實(shí)施例而異；6、噴吹時(shí)間在20～120分鐘之間，隨Al2O3的設(shè)計(jì)值而定；7、關(guān)閉電機(jī)，把可旋轉(zhuǎn)直管6從鋁液2中拉出；8、輕輕地?cái)嚢枋釄?中的鋁液2約數(shù)分鐘；9、把Al2O3/Al基復(fù)合材料熔液從石墨坩堝1中倒出到鑄錠或試樣或爐內(nèi)冷卻。
以下用列表方式把與圖2～圖7相對(duì)應(yīng)的實(shí)施例1～6介紹如下<
由此可見，本發(fā)明提供的方法達(dá)到了預(yù)期效果。
權(quán)利要求
1.一種反應(yīng)自生的Al2O3/Al基鑄造復(fù)合材料的形成方法，其特征在于它是一種向鋁液中旋轉(zhuǎn)地噴吹氧氣以反應(yīng)生成Al2O3的方法，其鋁液的溫度750～800℃，旋轉(zhuǎn)噴吹的轉(zhuǎn)速為400～550轉(zhuǎn)/分，氧氣的流量為0.08～0.16m3/h，隨鋁液的粘度上升而增加，噴吹時(shí)間在20～120分種間，視Al2O3的設(shè)定含量而變。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的反應(yīng)自生的Al2O3/Al基鑄造復(fù)合材料的形成方法，其特征在于還可在鋁液中加入重量為其1％的用于使合金顆粒分布更為均勻的鎂。
全文摘要
一種反應(yīng)自生的Al
文檔編號(hào)C22C1/10GK1121533SQ9411752
公開日1996年5月1日 申請(qǐng)日期1994年10月25日 優(yōu)先權(quán)日1994年10月25日
發(fā)明者鐘濤興, 毛衛(wèi)民, 吉元, 李耳 申請(qǐng)人:北京工業(yè)大學(xué)